虚拟现实接触力模拟装置的力控制.pdfVIP

ISSN 1000 20054 清华大学学报 ( 自然科学版) 2002 年 第 4 2 卷 第 S1 期 1 �28 CN 112222 3�N 　 ( ) , 2002 , . 4 2, . 1 5 259 J T singhua U n iv Sci T ech V o l N o S S 　 虚 拟 现 实 接 触 力 模 拟 装 置 的 力 控 制 杨元栋, 　杨泽红, 　贾培发 (清华大学 计算机科学与技术系, 智能技术与系统国家重点实验室, 北京 100084) 摘　要: 为增强虚拟现实应用中用户的沉浸感, 研制 了虚拟 模拟装置上采用 的力控制方法及其实现, 该方法通 现实接触力模拟装置。 通过力控制器的分段调节, 解 决了由 过位移增量和方 向控制 间接实现 了矢量力的控制, 于系统输出变化范围太大而引起的不稳定性问题。解决了接 通过力控制器的分段调节改善 了系统的的稳定性。 触力模拟过程中垂直方向的控制问题。实验证明: 本装置能 最后给 出实验结果及分析。 够满足接触力模拟的实际应用要求。本方法能够改善系统的 动态性能, 在虚拟现实接触力模拟方面有一定的应用价值。 1　接触力模拟装置的组织结构 关键词: 力控制; 接触力模拟; 虚拟现实 接触力模拟装置采用软硬件相结合 的两级控制 中图分类号: TP 24 2. + 1 文献标识码: A 结构方案。其 中上级控制器提供与各种虚拟现实应 ( ) 用平 台的软件包接 口, 软件包中提供多种具体 的接 文章编号: 1000200 54 2002 S1200 5 204 触力模拟模型和参数。下级控制器采用嵌入式控制 系统, 实现一个具体的矢量力。该装置的结构可以用 F or ce con tr o l in v ir tua l r ea l ity 图 1 表示。其 中嵌入式控制器的主要功能是驱动机 t ou ch s mi u la t ion d ev ic e s 械装置、测量位置和力等参数。这些参数被送到上级 YANG Yu andong, YANG Zeh ong, J IA P e ifa 控制器。上级控制器根据接触力模拟算法计算出反 ( Sta te K ey Labor a tory of In tell igen t Techn ology an d Sy stem , 馈力, 由嵌入式系统实现该矢量力。 D epar tm en t of Com p u